Estructures de Lewis, geometria de les molècules i polaritat.
1. Què són les estructures de Lewis?
Les estructures de Lewis són una representació gràfica que mostra els enllaços entre els àtoms d'una molècula i els parells d'electrons solitaris que puguen existir. Esta representació s'usa per a saber la quantitat d'electrons de valencia d'un element que interactua amb altres o entre la seua mateixa especie, formant enllaços ja siga simples, dobles, o triples i aquestos s'encontren íntimament en relació amb els enllaços químics entre les molècules i la seua geometria molecular, i la distancia que hi ha entre cada enllaç format. Les estructures de Lewis mostren els diferents àtoms d'una determinada molècula utilitzant el seu símbol químic i línies que es tracen entre els àtoms que s'uneixen entre sí. En ocasions, per a representar cada enllaç, s'utilitzen parells de punts en lloc de línies. Els electrons que no participen en els enllaços se representen mitjançant una fletxa, i se col·loquen al voltant dels àtoms als que pertany.
COM FER L'ESTRUCTURA DE LEWIS D'UN COMPOST.
PH3
Primero hay que hacer la configuración electrónica de cada elemento. P: (Z=15) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 H: (Z=1) 1s1
D(Disponibles): 3x1 + 1x5=8e Electrones disponibles. Tenemos 3x1 porque hay tres átomos de Hidrógeno y la suma de los subíndices es 1 (1s1) y fósforo 1 átomo y la suma de los subíndices es 5 (3s2 3p3) N(Necesarios): 3x2 +1x8=14e Electrones necesarios totales. 3x2 porque hay tres átomos de Hidrógeno y cada átomo necesita 2 electrones para completar el octeto y 1x8 porque hay un átomo y necesita 8 electrones para completar el octeto. F(Faltan): N(Necesarios)-D(Disponibles): 14 - 8=6e Electrones que faltan. E(Enlaces): F(Faltan)/2: 6/2=3e Enlaces. Con esta fórmula hemos calculado los enlaces que nos ha hecho falta.
En alguns casos, aquesta forma de representar l'estructura de Lewis d'un compost, no serveix. Seria el cas, per exemple:
BeCl2
BF3
PF5
NO
NO2
Per a fer aquestes estructures tindriem que tinde el compte que el Beril.li (Be), el Bor (B), el Fósfor (P) i el Nitrogen (N) no necessiten 8 electrons per a aplegar a l'octet.
El Beril.li necessita només 4.
El Bor necessita només 6.
El Fósfor necessita 12.
El Nitrogen necessita només 5.
A l'hora de fer l'algoritme el que hem de modificar és en els Necessaris, en comptes de possar que necessiten 8 electrons, possem 4,6,12 o 5. Farem un exemple: BeCl2
La geometria d’una molècula està basada en la repulsió dels parells d’electrons de la capa de valència. I, per tant, dels enllaços.
Per a predir-la, hem de fer una distinció entre les molècules que tenen l'àtom central amb tots els parells d’electrons enllaçats i les que el tenen amb electrons "lliures".
Per a aquesta situació no hi ha una forma concreta d'ordenar-los. En aquest cas es parla de geometria Angular. Per a determinar, aproximadament l'angle entre enllaços seguim aquest ordre de major a menor ( ja que en el primer dels casos la repulsió entre electrons és major): parell solitari-parell solitari > parell-solitari-parell d'enllaç > parell d'enllaç – parell d'enllaç.
Per a que us pugau fer una idea més clara de com seria (més o menys) cadascuna d'aquestes geometries us adjuntem unes imatges de les figures que vam utilitzar per a fer les exposicions:
Lineal
Triangular Plana
Tetraèdrica
Bipiramidal triangular
Octaèdrica
3. Polaritat d'enllaços
Quan es forma un enllaç i els àtoms tenen la mateixa electronegativitat, és a dir, són el mateix element, els àtoms comparteixen els electrons, i es forma un enllaç apolar. Imatge d'Amanda Fdez
Açò és una molècula apolar, comparteixen electrons i tenen la mateix electronegativitat, ja que són el mateix element.
Quan el que tenim és un enllaç amb elements que no són iguals, és a dir, que tenen electronegativitats diferents, direm que tenim un enllaç polar.
Imatge d'Amanda Fdez
Cada enllaç d'aquesta molècula és polar, perquè està format per elements diferents.
4. Polaritat de molècules
Una molècula pot ser apolar o bé polar, independenment del tipus d'enllaços que tinga, serà apolar quan tots els vèrtexs d'una molècula estàn ocupats per un mateix element. Si tenen electrons lliures o estàn ocupats tots però amb diferents elements, serà polar.
Al dibuix s'observa que cada enllaç d'aquesta molècula es polar, ja que està format per diferents elements amb distintes electronegativitats, i que la molècula en el seu conjunt és apolar, perquè, com podem vore, degut a raons de la seua geometria, les forçes es contrarresten fent que la molècula quede apolar.
Si en comptes de ser una molècula formada per elements diferents fóra tota d'un sol element, els seus enllaços serien apolars, però la molècula polar.
5. Excepcions a la regla de l'octet
Ací hi ha un enllaç amb les excepcions a la regla de l'octet.
Tornan a la polaritat de molècules vaig a explicar perquè substancies com O2, N2, Cl2 són apolars:
O2 i les altres substancies són apolars perquè estan formades per dos àtoms iguals i els dos àtoms fan la mateixa força perquè tenen la mateixa electronegativitat, aleshores és estable i apolar. Per a que pugau comprendre-ho millor vos ficaré un exemple: Tots hem jugat a fer dos equips i tirar de una corda nugat a ella un mocador i fer força per a pasar el mocador a la teua part. Doncs si els dos equips fòren iguals com el cas de (O2) O + O el mocador es quedaria en el mig, estable. Si els dos equips fan la mateixa força, aleshores el joc (referintmos a un sentit figurat) sería "apolar".
Ares exemples com el PCl5, BeCl2 o CH4 tenen cada enllaç polar, però en conjunt són apolars.
Per exemple: CH4 te quatre enllaços i cada un per separat és polar, ja que C i H tenen electronegativitats diferents, però en conjunt es apolar perquè tots els vèrtexs són ocupats per un mateix element i no hi ha cao electró solt. La seua geometria és tetraédrica, te quatre enllaços.
L'H2O és una molècula polar perquè no te tots els vèrtexs ocupats, hi ha un parell d'electrons que no són enllaçats. Per tant, els seus enllaços són polars i molècula en conjunt també ho és
. Imatge d'Amanda Fdez
En cas de que fóra una molècula amb una estructura con CHCl3 el mètode per fer-la seria el mateix que per a totes les altres.
Primer fem la configuració electrónica: C= 1s2 2s2 2p2 H= 1s1 Cl= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Ara fem l'algoritme, però tenint en compte que hi han tres elements. Disponibles= 1.4 + 1.1 + 3.7= 26 Necessaris= 1.8 + 1.2 + 3.8= 34 Falten= 34 - 26= 8 Enllaços= 8/2= 4
Sabem que hi han 4 enllaços i que el Clor te 3 (CHCL3) per tant fem la geometria de la molècula, que quedarà aixina:
Imatge d'ací
Com hi han 4 enllaços sabem que és una molècula amb geometria tetraèdrica. Els seus enllaços són polars perquè estàn formats per elements de diferent electronegativitat i le molècula en conjunt és polar perquè encara que els seus vèrtexs estiguen tots ocupats ho estàn d'elements diferents. (Cl i H)
1. Què són les estructures de Lewis?
Les estructures de Lewis són una representació gràfica que mostra els enllaços entre els àtoms d'una molècula i els parells d'electrons solitaris que puguen existir.
Esta representació s'usa per a saber la quantitat d'electrons de valencia d'un element que interactua amb altres o entre la seua mateixa especie, formant enllaços ja siga simples, dobles, o triples i aquestos s'encontren íntimament en relació amb els enllaços químics entre les molècules i la seua geometria molecular, i la distancia que hi ha entre cada enllaç format.
Les estructures de Lewis mostren els diferents àtoms d'una determinada molècula utilitzant el seu símbol químic i línies que es tracen entre els àtoms que s'uneixen entre sí. En ocasions, per a representar cada enllaç, s'utilitzen parells de punts en lloc de línies. Els electrons que no participen en els enllaços se representen mitjançant una fletxa, i se col·loquen al voltant dels àtoms als que pertany.
COM FER L'ESTRUCTURA DE LEWIS D'UN COMPOST.
PH3
Primero hay que hacer la configuración electrónica de cada elemento.P: (Z=15) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
H: (Z=1) 1s1
D(Disponibles): 3x1 + 1x5=8e Electrones disponibles. Tenemos 3x1 porque hay tres átomos de Hidrógeno y la suma de los subíndices es 1 (1s1) y fósforo 1 átomo y la suma de los subíndices es 5 (3s2 3p3)
N(Necesarios): 3x2 +1x8=14e Electrones necesarios totales. 3x2 porque hay tres átomos de Hidrógeno y cada átomo necesita 2 electrones para completar el octeto y 1x8 porque hay un átomo y necesita 8 electrones para completar el octeto.
F(Faltan): N(Necesarios)-D(Disponibles): 14 - 8=6e Electrones que faltan.
E(Enlaces): F(Faltan)/2: 6/2=3e Enlaces. Con esta fórmula hemos calculado los enlaces que nos ha hecho falta.
En alguns casos, aquesta forma de representar l'estructura de Lewis d'un compost, no serveix. Seria el cas, per exemple:
El Beril.li necessita només 4.
El Bor necessita només 6.
El Fósfor necessita 12.
El Nitrogen necessita només 5.
A l'hora de fer l'algoritme el que hem de modificar és en els Necessaris, en comptes de possar que necessiten 8 electrons, possem 4,6,12 o 5. Farem un exemple:
BeCl2
Be (Z=4). 1s2 2s2
Cl (Z=17). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
D(Disponibles): 1x2 + 2x7= 16
N(Necesarios): 1x6 + 2x8= 22
F(Faltan): 22 - 16= 6
E(Enlaces): 6/2= 3
2. Geometria de les molècules
La geometria d’una molècula està basada en la repulsió dels parells d’electrons de la capa de valència. I, per tant, dels enllaços.
Per a predir-la, hem de fer una distinció entre les molècules que tenen l'àtom central amb tots els parells d’electrons enllaçats i les que el tenen amb electrons "lliures".
Nota: Imatges extretes d'ací. S'agraeixen.
- Amb electrons "lliures".
Per a aquesta situació no hi ha una forma concreta d'ordenar-los. En aquest cas es parla de geometria Angular. Per a determinar, aproximadament l'angle entre enllaços seguim aquest ordre de major a menor ( ja que en el primer dels casos la repulsió entre electrons és major): parell solitari-parell solitari > parell-solitari-parell d'enllaç > parell d'enllaç – parell d'enllaç.Per a que us pugau fer una idea més clara de com seria (més o menys) cadascuna d'aquestes geometries us adjuntem unes imatges de les figures que vam utilitzar per a fer les exposicions:
3. Polaritat d'enllaços
Quan es forma un enllaç i els àtoms tenen la mateixa electronegativitat, és a dir, són el mateix element, els àtoms comparteixen els electrons, i es forma un enllaç apolar.
Imatge d'Amanda Fdez
Açò és una molècula apolar, comparteixen electrons i tenen la mateix electronegativitat, ja que són el mateix element.
Quan el que tenim és un enllaç amb elements que no són iguals, és a dir, que tenen electronegativitats diferents, direm que tenim un enllaç polar.
Imatge d'Amanda Fdez
Cada enllaç d'aquesta molècula és polar, perquè està format per elements diferents.
4. Polaritat de molècules
Una molècula pot ser apolar o bé polar, independenment del tipus d'enllaços que tinga, serà apolar quan tots els vèrtexs d'una molècula estàn ocupats per un mateix element. Si tenen electrons lliures o estàn ocupats tots però amb diferents elements, serà polar.
Imatges tretes d'ací
Al dibuix s'observa que cada enllaç d'aquesta molècula es polar, ja que està format per diferents elements amb distintes electronegativitats, i que la molècula en el seu conjunt és apolar, perquè, com podem vore, degut a raons de la seua geometria, les forçes es contrarresten fent que la molècula quede apolar.
Si en comptes de ser una molècula formada per elements diferents fóra tota d'un sol element, els seus enllaços serien apolars, però la molècula polar.
5. Excepcions a la regla de l'octet
Ací hi ha un enllaç amb les excepcions a la regla de l'octet.
Com fer es estructures de lewis que no compleixen l'octet?
(Agraïments a Aureli Sánchez)6. EXEMPLES DE POLARITAT
Tornan a la polaritat de molècules vaig a explicar perquè substancies com O2, N2, Cl2 són apolars:
O2 i les altres substancies són apolars perquè estan formades per dos àtoms iguals i els dos àtoms fan la mateixa força perquè tenen la mateixa electronegativitat, aleshores és estable i apolar. Per a que pugau comprendre-ho millor vos ficaré un exemple: Tots hem jugat a fer dos equips i tirar de una corda nugat a ella un mocador i fer força per a pasar el mocador a la teua part. Doncs si els dos equips fòren iguals com el cas de (O2) O + O el mocador es quedaria en el mig, estable. Si els dos equips fan la mateixa força, aleshores el joc (referintmos a un sentit figurat) sería "apolar".
Ares exemples com el PCl5, BeCl2 o CH4 tenen cada enllaç polar, però en conjunt són apolars.
Per exemple: CH4 te quatre enllaços i cada un per separat és polar, ja que C i H tenen electronegativitats diferents, però en conjunt es apolar perquè tots els vèrtexs són ocupats per un mateix element i no hi ha cao electró solt. La seua geometria és tetraédrica, te quatre enllaços.
L'H2O és una molècula polar perquè no te tots els vèrtexs ocupats, hi ha un parell d'electrons que no són enllaçats. Per tant, els seus enllaços són polars i molècula en conjunt també ho és
.
Imatge d'Amanda Fdez
En cas de que fóra una molècula amb una estructura con CHCl3 el mètode per fer-la seria el mateix que per a totes les altres.
Primer fem la configuració electrónica:
C= 1s2 2s2 2p2
H= 1s1
Cl= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Ara fem l'algoritme, però tenint en compte que hi han tres elements.
Disponibles= 1.4 + 1.1 + 3.7= 26
Necessaris= 1.8 + 1.2 + 3.8= 34
Falten= 34 - 26= 8
Enllaços= 8/2= 4
Sabem que hi han 4 enllaços i que el Clor te 3 (CHCL3) per tant fem la geometria de la molècula, que quedarà aixina:
Imatge d'ací
Com hi han 4 enllaços sabem que és una molècula amb geometria tetraèdrica. Els seus enllaços són polars perquè estàn formats per elements de diferent electronegativitat i le molècula en conjunt és polar perquè encara que els seus vèrtexs estiguen tots ocupats ho estàn d'elements diferents. (Cl i H)